自发电运动鞋的制作方法

本实用新型涉及鞋类，具体涉及一种自发电且具有照明和给便携式电子设备充电的一种鞋子。

背景技术：

随着人类科学技术的进一步发展，人类的活动范围也日益扩大，随之而来的是能源的日益消耗，全球资源过度消耗、气候变暖等对人类生存和发展的挑战也日益严峻。因此，以低能耗、低排放、低污染为宗旨的低碳生活模式为人们所关注，以新能源技术、环境友好型生产模式为核心的低碳生产模式已成了当前人类发展的新模式。发展绿色低碳能源具有十分重要的意义。利用人行动过程中脚的踩踏动作将机械能转化成电能，在一定程度上能减缓全球能源危机带给人类的困扰，也是今后能源发展的方向之一。

当前利用人踩踏发电的国家并不多，日本曾在一地铁站刷卡处安装踩踏发电设施，利用人流踩踏发电。当前，也有资料表明，有人利用人们行走运动时的踩踏行为，制作成发电鞋，在鞋底安装微型发电机，利用人的脚掌或脚跟踩齿条上下运动，齿条带动齿轮旋转联动发电机发电。这种发电鞋常因其机械传动所产生的摩擦发热、磨损快、噪音大导致其效率低且寿命短，同时由于这种压力发电鞋的鞋底安装了微型发电机，在舒适度上会显著受影响。另外了有一种发电鞋是利用鞋底与地面的摩擦来发电，但同样存在着耐用性及安全性等问题。

技术实现要素：

针对背景技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种自发电运动鞋，利用人在运动过程中的能量转化为电能并储存在柔性电池中，供夜间行走照明，也可供移动电子设备充电。

本发明所采用的技术方案如下：

自发电运动鞋，包括鞋体，其特征在于：所述鞋体上设有压力发电装置，所述压力发电装置主要包括柔性压力发电橡胶元件组及与之通过导线电连接的电力变换单元，所述鞋体上还设有与压力发电装置电连接的柔性可充电蓄电池及与蓄电池电连接的LED灯和USB充电接口。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述鞋体的鞋底与鞋帮相交处设有透气散热孔。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述鞋体上设有控制LED灯和USB充电接口开闭的电路开关。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述鞋体的鞋底前脚掌和脚跟位置的中间夹层中各设有一个限位孔，所述柔性压力发电橡胶元件组设置在相对应的限位孔中。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述蓄电池设置在鞋帮两侧的夹层中。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述USB充电接口设置在位于鞋后跟的鞋帮上侧。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述LED灯每一只鞋上设有2个，鞋底的鞋尖及鞋外侧中间位置各设置1个。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述柔性压力发电橡胶元件组包括压力发电橡胶及固定塑料夹板，压力发电橡胶极性方向相反镶嵌在塑料夹板两侧。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：每一只鞋上的透气散热孔的个数≥4。

所述的自发电运动鞋，其特征在于：所述自发电运动鞋的电路包括压力发电单元,整流电路单元,蓄电单元和应用控制单元。

上述的自发电运动鞋，通过走路时脚跟及脚掌对鞋底的压力对发电橡胶挤压发电，并将电能储存在鞋侧边的柔性蓄电池中，解决了出门时免除必需带上充电宝、充电器等以备不时之需的麻烦，做到对手机等便携式电子设备的实时充电的便利性，也可为晚上出行时提供照明能源及安全警示等作用，并对人类活动过程中的动能充分利用具有重要意义。该自发电运动鞋，设计合理，结构简单，发热少，无电磁干扰，易于实现，成本低，且在发电过程中无噪音、无磨损、无介质泄漏，可实现持续发电。这款发电鞋一天平均可产生1000毫瓦的电能，它通过电导线将电能发送至一个电池组，再利用稳压器保持能量平稳地进入电池。

附图说明

图1为本实用新型的侧面结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的电路示意图；

其中：1-柔性压力发电橡胶元件组；2-电力变换单元；3-蓄电池；4-LED灯；5-USB充电接口；6-透气散热孔；7-开关；L1-压力发电单元；L2-整流电路单元；L3-蓄电单元；L4-应用控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

本发明设计了一种自发电运动鞋，包括鞋体，与现有技术中鞋体所不同的是，本发明在鞋体的鞋底上增设压力发电装置（见图1-2），其主要包括柔性压力发电橡胶元件组1及与柔性压力发电橡胶元件组1通过导线电连接的电力变换单元2，柔性压力发电橡胶元件组1每只鞋的前脚掌和脚跟位置各设一个，电力变换单元2设置在两个柔性压力发电橡胶元件组之间。设置所述鞋体上还设有与压力发电装置电连接的柔性可充电蓄电池3及与蓄电池电连接的LED灯4和USB充电接口5，鞋体上还设有控制LED灯和USB充电接口开闭的电路开关7，各部件通过导线进行连接，具体电路见图3，主要由压力发电单元L1,整流电路单元L2,蓄电单元L3和应用控制单元L4组成,实现将机械能转变成电能并储存在蓄电池中，供LED灯照明及给移动设备充电，其中：柔性压力发电橡胶元件组1处于压力发电单元L1中，电力变换单元2处于整流电路单元L2中，柔性可充电蓄电池3处于蓄电单元L3中，LED灯4、USB充电接口5和开关7位于应用控制单元L4中；柔性压力发电橡胶元件组1中核心部件为压力发电橡胶，压力发电橡胶为2片以上，相邻压力发电橡胶片之间设有塑料夹板，相邻压力发电橡胶片极性方向相反镶嵌在塑料夹板两侧。

在人体的走动过程中，通过压力发电单元L1将机械能转换成电能，通过整流电路（包括整流桥VD1-VD4及滤波装置C1-C2, 电感L，G1开关三极管、G2开关三极管）将电能存储到蓄电池3中。其中两个柔性压力发电橡胶元件组的压电器件均连接整流电路单元L2，整流电路单元L2的正输出端经G1开关三极管连接蓄电池3的一端，整流电路单元L2的负输出端连接蓄电池3的另一端，G2开关三极管和应用控制电路串联后并联在的两端，G1开关三极管和G2开关三极管均分别连接应用控制单元L4。G1开关三极管和G2开关三极管均采用IGBT，分别用G1、G2表示，工作时G1和G2不允许同时导通，正向工作(由左向右)的时候G2总是处于截止状态，蓄电单元L3中的蓄电池3存储电能；反向工作(由右向左)的时候G1总是处于截止状态，柔性可充电蓄电池3释放电能为应用控制电路提供电能供应，如给LED灯供电以用于夜晚照明，其USB充电接口还可以为手机等便携式电子设备充电等。整流电路采用由开关器件VD1-VD4构成的整流桥，电容C1、C2和电感L起滤波的作用。蓄电池3为柔性锌基高能量密度可充电蓄电池；

为了得到最佳的发电效果，较好的脚感和使用寿命，在鞋底中间夹层的前脚掌和和脚跟位置各设置一个限位孔，用于安装柔性压力发电橡胶元件组1，限位孔的大小与柔性压力发电橡胶元件组1匹配。蓄电池3设置在鞋帮两侧的夹层中。USB充电接口5最好设置在位于鞋后跟的鞋帮上侧。

为了方便照明，LED灯4每一只鞋上设有2个，鞋底的鞋尖及鞋外侧中间位置各设置1个。

为了便于鞋体透气和散热，在鞋底与鞋帮相交处设有若干透气散热孔6，每一只鞋上的透气散热孔的个数不少于4个，通常可设置8个，每侧各设4个。

上述的自发电运动鞋，通过走路时脚跟及脚掌对鞋底的压力对发电橡胶挤压，通过正压电效应将机械能转化为电能，并将电能储存在鞋侧边的柔性蓄电池中。由压力发电橡胶产生的电能很微弱，因此，要将脉冲电流以直流电的形式先储存在电容器中，当电压达到一定的阈值时，再将电能贮存在柔性蓄电池中，供晚上行走时给安装在鞋帮上的LED灯照明用，也可通过USB充电接口连接，给手机等便携式电子设备充电。该自发电运动鞋可以解决微型电子设备缺电的情况，也可解决手机等便携式电子设备电池不耐用的问题，解决了出门时免除必需带上充电宝、充电器等以备不时之需的麻烦，做到对手机等便携式电子设备的实时充电的便利性，也可为晚上出行时提供照明能源及安全警示等作用，并对人类活动过程中的动能充分利用具有重要意义。